TECHNOLOGIA SPAWANIA

STALI WYSOKOSTOPOWYCH

Stale odporne na korozję dzielą się na:

•stale chromowe ferrytyczne,
•stale chromowe martenzytyczne,
•stale chromowo – niklowe z miękkim martenzytem,
•stale austenityczne Cr-Ni (Mo),
•stale austenityczne Cr-Ni (Mo) z ferrytem,
•stale ferrytyczno - austenityczne Cr-Ni-Mo-N (stale
DUPLEX i SUPERDUPLEX).

Skład fazowy spoiny określany jest na podstawie
jej składu chemicznego.

Składnik stopowe

podzielone na ferrytotwórcze i austenitotwórcze
wyrażone są w postaci równoważników chromu i
niklu.

Równoważnik chromu jest równy sumie

zawartości chromu oraz innych składników
ferrytotwórczych pomnożonej przez współczynniki
oznaczające wpływ tych składników na udział
ferrytu w stosunku do wpływu chromu.

Równoważnik chromu i niklu według

Schaefflera oblicza się z zależności:

Cr

eq

= %Cr + %Mo + 1,5 x %Si + 0,5

x %Nb

Ni

eq

= %Ni + 30 x %C + 0,5 x %Mn

Zależność struktury spoiny od jej składu

chemicznego przedstawia wykres Schaefflera

Wykres Schaefflera przedstawiający zależność struktury spoiny od składu

chemicznego wyrażonego za pomocą równoważników niklu i chromu

Wykres Schaefflera nie uwzględnia wpływu

azotu na strukturę spoiny. Wpływ ten uwzględnia
wykres De Longa. De Long zaproponował zmianę
tej części wykresu Schaefflera, która dotyczy
struktury austenityczno – ferrytycznej.

Wykres De Longa uwzględniający wpływ azotu na strukturę spoiny

Według De Longa równoważnik niklu obliczany

jest według zależności :

Ni

eq

= %Ni + 30 x %N + 30 x

%C

W przypadku wykresu WRC – 1992 (Welding Research

Council) równoważniki Cr i Ni obliczane są według
zależności:

Cr

eq

= Cr + Mo + 0,7 Nb

Ni

eq

= Ni + 35 C + 20 N +

0,25 Cu

Udział ferrytu na wykresie WRC-1992 wyrażono za

pomocą

liczby ferrytowej FN

.

Wprowadzenie liczby ferrytowej FN do określania udziału
ferrytu w austenitycznym stopiwie nierdzewnym wynika z
zastosowania magnetycznej metody pomiarowej opartej
na standardowych próbkach wzorcowych ferrytu.

Ta

metoda dostarcza wartości porównawczych, które jednak
nie koniecznie muszą się pokrywać z rzeczywistym
udziałem procentowym ferrytu w stopiwie. Podstawą
pomiaru jest wartość siły potrzebnej do oderwania
określonego magnesu trwałego od próbki ze stopiwa
austenitycznego.

Dla potrzeb wzorcowania innych

przyrządów

do

pomiaru

udziału

ferrytu,

np.

wykorzystujących magnetyczno – indukcyjna metodę
pomiaru opracowano tzw. „wzorce wtórne”, które
pozwalają na określenie wartości

liczby ferrytowej FN

w zakresie 3-28

oraz

rozszerzonej liczby ferrytowej

EFN w zakresie do 160

(dla struktury czysto

ferrytycznej).

1 8

2 0

2 2

2 4

2 6

2 8

3 0

1 8

1 6

2 0

2 2

2 4

2 6

2 8

3 0

1 8

1 4

1 2

1 0

1 6

1 8

1 4

1 2

1 0

0

6

0

1 0

1 4

1 6

2 2

2 6

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

9 0

1 0 0

F N

2

F N

A

A F

F A

F

F N - lic z b a f e r r y to w a w g I S O 8 2 4 9

o d p o w i a d a o n a z a w a r t o ś c i f e r r y tu w s tr u k tu r z e

C r = C r + M o + 0 ,7 N b

e q

N

i

=

N

i +

3

5

C

+

2

0

N

+

0

,2

5

C

u

eq

Wykres WRC służący do określenia udziału ferrytu w stopiwie wyrażonego liczbą

ferrytową FN

Udział ferrytu wysokochromowego w spoinie

może być również określony za pomocą wzorów
empirycznych. Znany jest np.

wzór Tomasa oraz

wzór Seferiana

.

Według Tomasa udział ferrytu

wysokochromowego jest obliczany z zależności:

% fazy δ = Ni

max

– Ni%

gdzie:

Ni

max

= 1/12 x [(Cr + 2Mo +

16)

2

] + ½ x Mn + 30 (0,10 -

C) + 12

Według Seferiana udział ferrytu wysokochromowego

obliczany jest za pomocą zależności:

% fazy δ = 3 Cr

eq

- Cr

ob

.

gdzie: Cr

eq

- równoważnik chromu wg danych

Schaefflera,

(Cr)

ob

oblicza się z zależności:

Cr

ob

= 0,93 (Ni) +6,7

Jednym z problemów występujących przy spawaniu stali
wysokostopowych jest sytuacja, w której zachodzi
konieczność wykonania spoiny przy użyciu spoiwa o
innym składzie chemicznym niż spawany materiał.
Dotyczy

to

zwłaszcza

stali

chromowych

martenzytycznych.

Przy

stosowaniu

spoiwa

austenitycznego

pojawiają się dwa zagadnienia:

•uzyskanie spoiny o wymaganej strukturze,
odpowiednich właściwościach plastycznych oraz
pozbawionej pęknięć,
•zapewnienie takich właściwości fizycznych strefy
wpływu ciepła, aby mimo dużej różnicy składu
chemicznego

występującej

między

spoiną

a

materiałem rodzimym możliwe było uzyskanie
wymaganych

właściwości

użytkowych

złącza

spawanego.

Zastosowanie wykresu Schaefflera do określania struktur fazowych w

złączach materiałów spawanych spoiwami o innym składzie chemicznym.

Do określenia struktur fazowych występujących w złączu spawanym
stosowany jest wykres Schaefflera, co jest przedstawione na
poniższym przykładzie:

Skład chemiczny (i struktura fazowa) spawanego
materiału podstawowego odpowiada punktowi B na
rysunku. Materiał dodatkowy do spawania ma skład
chemiczny (i strukturę fazową) odpowiadającą punktowi
C. Skład chemiczny spoiny odpowiada punktowi P. Udział
materiału rodzimego w spoinie o składzie chemicznym
odpowiadającym punktowi P jest określony stosunkiem
długości odcinków CP/CB. Struktury złącza spawanego
powinny być zatem zawarte między punktami P i B.
Występowanie takich struktur byłoby jednak możliwe w
przypadku wystąpienia pełnego wyrównania składu
chemicznego, zachodzącego w wyniku długotrwałego
wytrzymania złącza spawanego w wysokiej temperaturze.

Jednak w przypadku złącza spawanego takiej równowagi
nie można uzyskać bez stosowania specjalnej obróbki
cieplnej. Po ostygnięciu złącza (bez stosowania
dodatkowych zabiegów cieplnych) struktury fazowe złącza
spawanego będą mieściły się w zakresie od punktu B do
punktu C. Materiał rodzimy będzie miał strukturę czysto
martenzytyczną,

strefa

wpływu

ciepła

strukturę

austenityczno – martenzytyczną, natomiast środek spoiny
strukturę austenityczno – ferrytyczną.

Przedstawiony przykład pokazuje, jak wykorzystując
wykres Schaefflera można dobrać materiał dodatkowy do
spawania w celu uzyskania wymaganych struktur
fazowych złącza. Stosując materiały dodatkowe o wyższej
zwartości składników stopowych można zapobiegać
wystąpieniu struktury martenzytycznej w spoinie – punkt
H (stal martenzytyczna – punkt G). Również w ten sposób
można dobrać materiał dodatkowy celem zwiększenia
(polepszenia odporności na pękanie gorące) lub
zmniejszenia

(wymagane

czasami

właściwości

eksploatacyjne złącza) zawartości ferrytu.

W przypadku wymaganej odporności na pękanie gorące
należy dążyć do uzyskania w spoinie struktury
austenityczno – ferrytycznej ( punkt J). Wówczas w pobliżu
strefy wpływu ciepła należy spodziewać się struktur
martenzytyczno – austenityczno – ferrytycznych. W ten
sposób można dobrać właściwe stopiwo do spawania stali
martenzytcznych określonych punktami B, G i L. Przy
spawaniu stali ferrytycznej określonej punktem R
materiałem dodatkowym określonym punktem K lub H w
złączu spawanym powstają struktury ferrytyczno –
austenityczne.

Metody spawania

Najczęściej stosowanymi metodami spawania są:

•spawanie elektrodą nietopliwą w osłonie gazu
obojętnego - TIG (141),

•spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazu aktywnego -
MAG (135),

•spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego -
MIG (131),

•spawanie elektrodą otuloną – 111,

•spawanie łukiem krytym drutem elektrodowym - 121,

•spawanie drutem elektrodowym proszkowym w
atmosferze gazu aktywnego - 136,

•spawanie plazmowe - 15,

•spawanie wiązką elektronów - 51,

•spawanie laserowe - 52,

Stosowanie poszczególnych metod

zależy między

innymi

od

rodzaju

i

gatunku

stali

wysokostopowych, problemów występujących przy
ich spawaniu i wynikających z nich ograniczeń
dotyczących energii liniowej spawania i szybkości
chłodzenia.

Najczęściej stosowane

do spawania

wszystkich grup stali stosowane są metody

111, 141,

135, 131, 136

. Ograniczenia stosowania odnoszą się do

metody

121.

Dotyczą

one

stali

chromowych

martenzytycznych,

austenitycznych

Cr-Ni(Mo)

i

austenitycznych Cr-Ni(Mo) z ferrytem. Wynikają one z
konieczności ograniczenia energii liniowej spawania i tym
samym ilości ciepła wprowadzanego do obszaru
spawania. Wszystkie metody spawania powinny być

niskowodorowe.

Przy spawaniu metodą 135 należy stosować mieszanki
gazowe

przeznaczone

do

spawania

stali

wysokostopowych.

Mieszanki przeznaczone do spawania

stali niestopowych (zawierające dużo CO

2

i/lub O

2

) nie

powinny być stosowane ze względu na możliwość
wypalania się pierwiastków stopowych.

Stosowanie metod

spawania zależy również od warunków w jakich odbywa
się spawanie (warunki warsztatowe lub montażowe),
grubość łączonych blach, pozycja spawania oraz
wymagania jednostek klasyfikacyjnych.

Przygotowanie elementów do

spawania

W celu przygotowania elementów do spawania stosuje
się:
•obróbkę mechaniczną (cięcie gilotyną, frezowanie),
•cięcie plazmowe,
•cięcie laserowe.

Cięcie

plazmowe

jest

obecnie

najbardziej

rozpowszechnionym procesem cięcia termicznego stali
wysokostopowych. Metoda ta charakteryzuje się dobrą
jakością powierzchni cięcia oraz dużą wydajnością. W
przypadku cięcia plazmowego stali wysokostopowych jako
gaz plazmowy stosuje się najczęściej mieszankę Ar-H

2

,

zapewniającą uzyskanie największej estetyki i jakości
ciętej

powierzchni.

Cięcie

plazmowe

umożliwia

przecinanie materiałów o grubościach do 150 mm.

W

porównaniu

do

cięcia

laserowego

wymaga

mniejszych nakładów inwestycyjnych oraz związane
jest

z

mniejszymi

kosztami

eksploatacji.

Charakteryzuje się natomiast gorszą jakością (ukos
powierzchni cięcia i większa chropowatość).

W procesie

cięcia laserowego

stali wysokostopowych

wykorzystuje

się

ciepło

zogniskowanej

wiązki

promieniowania laserowego i współosiowy z wiązką
laserową nadmuch obojętnego gazu (przeważnie azotu) o
odpowiednio

dużej

energii

kinetycznej.

Jedną

z

najważniejszych zalet procesu cięcia laserowego jest
bardzo wysoka jakość cięcia i możliwość uzyskania
powierzchni cięcia z minimalnym ukosem. W większości
zastosowań po cięciu laserowym nie jest wymagana
dodatkowa obróbka powierzchni cięcia.

Cięcie laserowe

charakteryzuje bardzo wysoką wydajnością i
elastycznością procesu. Za pomocą lasera można
przecinać elementy o grubości do 25 mm.

Wszystkie urządzenia stosowane do przygotowania do
spawania

stali wysokostopowych powinny być dokładnie

przed użyciem oczyszczone ze względu na możliwości
wprowadzenia zanieczyszczeń do spoiny, mogących być
źródłem korozji. Wszystkie środki smarujące zastosowane
przy kształtowaniu i przygotowaniu do spawania
elementów ze stali wysokostopowych powinny być
usunięte przed spawaniem. Do czyszczenia i szlifowania
mogą być stosowane wyłącznie takie narzędzia, które są
przeznaczone do stali nierdzewnych wysokostopowych.
Zalecenie to dotyczy zwłaszcza tarcz ściernych i szczotek
drucianych.

Szczotki

druciane

powinny

być

wykonane ze stali nierdzewnej.

Jeżeli

po

cięciu

termicznym

na

powierzchniach

przeznaczonych

do

spawania

powstają

tlenki,

zahartowania lub inne zanieczyszczenia, należy je usunąć
za pomocą obróbki mechanicznej na dostateczną
głębokość od powierzchni cięcia. Jeżeli po cięciu gilotyną
powstały pęknięcia, należy je usunąć przed spawaniem.

Generalnie

powinna

być

stosowana

zasada

oddzielenia produkcji (powierzchni i urządzeń)
elementów ze stali nierdzewnych od innej produkcji
oraz ochrony przed wszystkimi materiałami, które
mogą być źródłem zanieczyszczeń. Dotyczy to
zwłaszcza ołowiu, cynku, miedzi, stopów miedzi
oraz stali niestopowych.

W przypadku

stali austenitycznych Cr-Ni (Mo)

przygotowanie brzegów do spawania jest podobne do
stosowanego dla stali niestopowych, chociaż mogą być
stosowane różne kąty i odstępy progowe. Dla stali z
dodatkiem azotu może być wymagane stosowanie
szerszego ukosowania.

Dla

stali ferrytyczno - austenitycznych Cr-Ni-Mo-N

(stali DUPLEX i SUPERDUPLEX)

przygotowanie

brzegów powinno być zgodne z normą PN-EN 29692. W
przypadku ukosowania na V lub podwójne V czasami
zaleca się, ze względu na uzyskanie dobrego wtopienia,
stosowanie większego kąta ukosowania, niż dla stali
austenitycznych Cr-Ni (Mo). Również z tego samego
powodu przy wykonywaniu warstwy graniowej metodami
141, 131 lub 135 zalecane jest stosowanie większego
odstępu progowego.

W

przypadku

stosowania

płytek

dobiegowych

i

wybiegowych

powinny być one wykonane z takiej samej

stali, jak spawany element. Również grubość i
przygotowanie brzegów powinny być takie same jak w
spawanym złączu. Usuwanie płytek powinno być tak
wykonane, aby nie wpływało niekorzystnie na materiał
podstawowy i spoinę.

Zasady klasyfikacji i

oznaczania spoiw

Dla

spoiw

stosowanych

do

spawania

stali

wysokostopowych klasyfikacja jest nieco inna, niż dla
spoiw do spawania stali niestopowych i drobnoziarnistych.
Uwzględnia ona przede wszystkim rodzaj stopiwa (skład
chemiczny). Nie uwzględnia natomiast wytrzymałości i
wydłużenia stopiwa oraz pracy łamania. Symbol rodzaju
stopiwa

(składu

chemicznego)

tworzą

cyfry

lub

kombinacje cyfr i liter. Klasyfikacja nie zawiera również
symbolu zawartości wodoru w stopiwie. Pozostałe
symbole klasyfikacji (symbol rodzaju gazu osłonowego,
symbol charakteryzujący pozycje spawania, symbol drutu
proszkowego) są zbieżne z zasadami klasyfikacji dla stali
niestopowych.

Poniżej przedstawiono przykłady klasyfikacji stopiwa
materiałów

dodatkowych

do

spawania

stali

wysokostopowych.

Elektrody otulone

:

E 19 12 3 L R 1 2

E – elektrody otulone,

19 12 3 L – skład chemiczny,

R – rodzaj otuliny,

1 – rodzaj prądu i uzysk,

2 – pozycje spawania

Druty elektrodowe, druty i pręty do spawania łukowego:

G 19 12 3 L

G – pierwszy symbol (może nim być G, W, S, P)
charakteryzuje przeznaczenie drutu do metody spawania,
tzn.:

G – drut lity do spawania elektrodą topliwą w osłonie
gazów - 135/131,

W – drut lub pręt do spawania elektrodą nietopliwą w
osłonie gazów obojętnych - 141,

S – drut do spawania łukiem krytym - 121,

P – pręt lub drut do spawania plazmowego - 15.

- 19 12 3 L – skład chemiczny

Druty proszkowe i pręty do spawania łukowego bez i w
osłonie gazów;

T 19 12 3 L R M 3

T – symbol drutu proszkowego stosowanego do spawania
łukowego,
19 12 3 L – skład chemiczny
R – symbol rodzaju drutu proszkowego, gdzie:

R – proszek rutylowy, żużel wolno krzepnący,
P – proszek rutylowy, żużel szybko krzepnący,
B – proszek zasadowy,
M – proszek metalowy,
U – bez osłony gazowej,
Z – inne rodzaje,

M – symbol rodzaju gazu osłonowego,
3 – symbol charakteryzujący pozycję spawania.

Topniki i ich klasyfikacja

Topniki przeznaczone do spawania łukiem krytym stali
niestopowych

i

niskostopowych

oraz

stali

wysokostopowych podlegają tej samej klasyfikacji. Zasady
klasyfikacji topników zostały określone w normie PN-EN
760: 1998.

Klasyfikacja obejmuje:
•symbol metody spawania,

•symbol metody wytwarzania,

•symbol rodzaju topnika,

•symbol zastosowania i klasy topnika,

•symbol metalurgicznego oddziaływania topnika,

•symbol rodzaju prądu spawania,

•symbol zawartości wodoru w stopiwie.

Przy doborze topnika do spawania stali wysokostopowych
najważniejszy jest symbol zastosowania i klasy topnika.

Do spawania (i napawania) stali wysokostopowych
chromowych i chromowo – niklowych przeznaczone
są topniki klasy 2.
Przykład oznaczania topnika:

S A AF 2 64Cr DC H5

S – spawanie łukiem krytym,
A – sposób wytwarzania, gdzie:

F – stapianie,
A – spiekanie,
M – mieszanie,

AF – rodzaj topnika, gdzie:

MS – manganowo-krzemionowy,
CS – wapniowo-krzemianowy,
ZS – cyrkonowo-krzemianowy,
RS – rutylowo -krzemianowy,
AR – glinianowo- rutylowy,
AB – glinianowo-zasadowy,
AS – glinianowo-krzemianowy,
AF – glinianowo-fluorkowy-zasadowy,
FB – fluorkowo-zasadowy,
Z – każdy inny uzgodniony skład.

2 – zastosowanie, gdzie:

1 – stale niestopowe,
2 – stale nierdzewne i/lub nikiel oraz stopy na bazie

niklu,

3 – napoiny odporne na zużycie,

64Cr – oddziaływanie metalurgiczne,
DC – rodzaj prądu spawania,
H5 – zawartość wodoru w stopiwie, gdzie:

H5 – max. 5 ml/100g,
H10 - max. 10 ml/100g,
H15 - max. 15 ml/100g,

Klasyfikacja gazów osłonowych

Podział gazów i mieszanek gazów osłonowych określa
norma

PN-EN ISO 14175:2008

, która zastąpiła normę

PN-EN 439. Gazy osłonowe są oznaczane:
•nazwą,
•numerem normy,
•grupą,
•liczbą charakteryzującą.

Gazy osłonowe do spawania stali wysokostopowych
dobierane są zależnie od metody spawania oraz
spawanego

materiału.

Przy

spawaniu

stali

wysokostopowych metodą TIG (141) jest to
najczęściej Ar (I1) dla wszystkich gatunków stali
lub również Ar + He (I3) - dla stali austenitycznych
(Cr–Ni).

Przy

spawaniu stali wysokostopowych metodą MAG (135)

łukiem zwarciowym

zalecane jest stosowanie mieszanek:

•Ar +He + (2 – 3%) CO

2

– mieszanka ta zwiększa

stabilność jarzenia sie łuku spawalniczego oraz poprawia
zwilżalność stopiwa,

•Ar + He + (1 – 2%) O

2

– właściwości tej mieszanki są

podobne do poprzedniej, jednak powoduje większe
utlenienie powierzchni spoiny,

•Ar +He + CO

2

+ (2 – 3%) H

2

– dodatek wodoru zwiększ

częstotliwość i regularność przenoszenia kropel ciekłego
metalu w łuku spawalniczym (obecność wodoru powoduje
zwiększenie ryzyka wystąpienia porowatości i kruchości
wodorowej przy spawaniu stali ferrytycznych,
martenzytycznych i austenityczno – ferrytycznych
(duplex)).

Przy

spawaniu stali wysokostopowych metodą MAG (135)

łukiem natryskowym

zalecane jest stosowanie mieszanek:

•Ar + (1 – 2%) O

2

– mieszanka ta umożliwia zmianę

długości łuku spawalniczego w dużym zakresie, a
zawartość O

2

> 1% poprawia stabilność jarzenia się łuku i

zwiększa zwilżalność; równocześnie wzrasta wypalanie
pierwiastków

stopowych

i

maleje

skłonność

do

porowatości.

•Ar + (2 – 3%) CO

2

– powoduje wyraźny wzrost

zawartości węgla w spoinie oraz zwiększa wielkość
rozprysku,

•Ar + CO

2

+ O

2

– wykazuje takie same właściwości, jak

poprzednia mieszanka,

•Ar + 30% He + 1% O

2

– mieszanka ta zapewnia

wysoką stabilność jarzenia się łuku, niewielki rozprysk,
łatwą zwilżalność materiału spawanego raz odpowiednią
lepkość płynnego metalu.

Spawalność stali chromowych

ferrytycznych

Stale chromowe ferrytyczne

mogą mieć strukturę

całkowicie ferrytyczną lub ferrytyczną z udziałem
martenzytu (częściowo ferrytyczną). W przypadku tej
grupy stali mogą wystąpić następujące problemy
związane z jej spawalnością:

•rozrost ziaren,
•wydzielenia węglików chromu na granicach ziaren,
•wydzielenia międzymetaliczne (faza sigma),
•kruchość 475ºC.

Rozrost ziaren

występuje w przypadku stali o strukturze

całkowicie ferrytycznej w temperaturze wyższej od 950
ºC. Rozrost ziaren powoduje wzrost kruchości złącza.
Zastosowanie ponownej obróbki cieplnej nie powoduje
rozdrobnienia wielkości ziaren.
Rozrost ziaren w stalach chromowych ferrytycznych z
udziałem

martenzytu

(o

strukturze

częściowo

ferrytycznej) jest wyraźnie mniejszy.

Wielkość

rozrostu

ziaren

zależy

od

najwyższej

temperatury, czasu przebywania w tej temperaturze i
ilości warstw spoiny. Węgliki chromu wydzielają się na
granicach ziaren zarówno w materiale rodzimym, jak i w
spoinie, nawet podczas szybkiego chłodzenia złącza z
temperatury spawania. Wydzielenia węglików chromu
powodują

zmniejszenie

odporności

na

korozje

międzykrystaliczną na skutek zubożenia w chrom
obszarów przy granicach ziaren.

Zjawiska tego można

uniknąć przez ograniczenie zawartości węgla w
materiale podstawowym i spoiwie lub zastosowanie
materiałów stabilizowanych tytanem, niobem,
tantalem lub cyrkonem.

Wydzielenia

międzymetaliczne

(faza

sigma)

powstają w stalach o sumarycznej zawartości chromu i
molibdenu przekraczającej 22% w zakresie temperatury
od 550ºC do 850ºC. Prowadzą one do kruchości w
temperaturze pokojowej i związanego z tym pogorszenia
odporności korozyjnej.

Faza sigma może przejść do

roztworu po podgrzaniu elementu do temperatury
900 - 1000ºC i następnie zastosowaniu szybkiego
chłodzenia.

Kruchość 475ºC

powstaje w zakresie temperatury 400 -

475ºC w stalach o zawartości chromu przekraczającej
15%.

Można ją usunąć przez nagrzanie do

temperatury ok. 540ºC i następnie szybkie
chłodzenie do temperatury pokojowej.

Przy spawaniu stali chromowych ferrytycznych
mogą wystąpić pęknięcia zimne.

W celu zapobiegania ich wystąpieniu należy:

•stosować niskowodorowe metody spawania,

•stosować podgrzewanie wstępne w zakresie 200 -
300ºC (dla elementów o grubości większej niż
3mm),

•unikać spawania przy znacznym utwierdzeniu

.

Stale chromowe ferrytyczne są wrażliwe na korozję
międzykrystaliczną.

Podwyższenie

odporności

na

korozję międzykrystaliczną można uzyskać przez:

•ograniczenie zawartości węgla i azotu,

•zastosowanie stabilizacji,

•zastosowanie wyżarzania w zakresie temperatury
750 - 800ºC.

Stale chromowe ferrytyczne

najczęściej spawa się

następującymi metodami:

•elektrodą otuloną –111,

•elektrodą nietopliwą w osłonie gazu obojętnego - TIG
(141),

•elektrodą topliwą w osłonie gazu aktywnego - MAG
(135),

•łukiem krytym drutem elektrodowym - 121,

Inne metody spawania, np.:

•spawanie plazmowe (15),

•spawanie wiązką elektronów (51),

•spawanie laserowe (52),

mogą być stosowane po uzgodnieniu.

W związku z podatnością stali ferrytycznych na nadmierny
rozrost ziaren w strefie wpływu ciepła, należy utrzymywać
minimalną wartość energii liniowej spawania.

Ze względu na utrzymanie możliwie niewielkiego
wchłaniania do spoiny węgla i azotu zaleca się
utrzymywanie krótkiego łuku i czyszczenie obszaru spoiny.

Spawanie metodą TIG może być prowadzone z
zastosowaniem spoiwa lub bez.

Zalecenia technologiczne przy

spawaniu stali chromowych

ferrytycznych

Cięcie i ukosowanie brzegów

Stosowane jest cięcie i ukosowanie mechaniczne,
termiczne plazmowe lub laserowe.

Podgrzewanie przed spawaniem

Stale zawierające podwyższoną zawartość węgla należy
podgrzewać w zakresie temperatury od 200 do 300 ºC.
Przy stosowaniu spoiwa austenitycznego temperatura
podgrzewania wstępnego nie powinna przekraczać 150
ºC.

Energia liniowa spawania

Przy spawaniu metodą 111 - należy stosować ograniczać
ilość

wprowadzonego

ciepła.

Ograniczenie

ilości

wprowadzonego

ciepła

powoduje

zmniejszenie

odkształceń i naprężeń, a tym samym zmniejsza
skłonność do pęknięć. Należy spawać układając wąskie
ściegi, unikając poprzecznych ruchów elektrody, które
zwiększają skłonność stopiwa na pękanie. Nie należy
stosować zbyt dużych średnic elektrod, aby uniknąć
powstania nadmiernie dużego jeziorka. Średnicę elektrody
należy dobierać uwzględniając grubość spawanych
materiałów, kształt złącza oraz pozycję spawania.

Przy spawaniu metodą

111

energia liniowa jest trudna do

określenia. Zalecana wartość energii liniowej spawania
wynosi

0,5 - 1,1 kJ/mm.

Przy spawaniu metodą

121

– należy stosować energię

liniową spawania w zakresie

0,5 – 1,2 (max. 1,5)

kJ/mm

. Nie można stosować zbyt wysokich szybkości

spawania, gdyż grozi to powstaniem pęknięć.

Przy spawaniu metodą

135, 131

– należy stosować

energię liniową spawania w zakresie

0,5 – 1 kJ/mm

.

Temperatura międzyściegowa

Przy

spawaniu

stali

ferrytycznych

materiałem

dodatkowym o składzie chemicznym zbliżonym do
materiału podstawowego

należy utrzymywać temperaturę

międzyściegową

od

200

do

400

ºC

(przy

podwyższonej

zawartości

węgla

w

stali)

.

Temperatura ta nie powinna być niższa niż temperatura
podgrzewania wstępnego. Przy stosowaniu

spoiwa

austenitycznego

temperatura

międzyściegowa

nie

powinna przekraczać 150ºC.

Obróbka cieplna po spawaniu

Przy

spawaniu

stali

ferrytycznych

materiałem

dodatkowym o składzie chemicznym zbliżonym do
materiału podstawowego

należy stosować

wyżarzanie

zmiękczające

w temperaturze od

650 do 750 ºC przez

2 - 3 min na 1 mm grubości

, z wolnym chłodzeniem w

powietrzu, gdy w strefie przyspoinowej istnieje możliwość
powstania struktury martenzytycznej.
Przy stosowaniu

spoiwa austenitycznego nie należy

stosować obróbki cieplnej po spawaniu.

Uwagi dodatkowe

•Usuwanie warstw przetopowych dla wykonania podpawania powinno
być prowadzone przy zastosowaniu obróbki mechanicznej.

•Elektrody otulone i topniki powinny być suszone przed spawaniem
zgodnie z zaleceniami producenta, zasadowe zazwyczaj w
temperaturze od 300-350 ºC, pozostałe w temperaturze 120 ºC przez
2 – 3 godziny.

•Materiały dodatkowe o stopiwie austenitycznym mogą być
stosowane tylko w przypadkach, gdy warunki pracy pozwalają na
obecność spoin o strukturze austenitycznej.

•Przy spawaniu metodą 135 może być stosowana mieszanka gazowa
Ar + 1-3% O

2

.

•Spawanie metodą 121 nie jest zalecane ze względu na możliwość
wystąpienia rozrostu ziaren w strefie wpływu ciepła. Można je
stosować tylko w wyjątkowych przypadkach.
W

przypadku

wymaganej

odporności

złączy

na

korozję

międzykrystaliczną należy stosować przesycanie złączy w
temperaturze 1050 ºC.

Materiały dodatkowe do spawania stali

chromowych ferrytycznych

Przy

spawaniu

stali

chromowych

ferrytycznych

preferowane jest stosowanie austenitycznych materiałów
dodatkowych

. Spoina o strukturze austenitycznej ma

lepszą ciągliwość, niż spoina o strukturze materiału
podstawowego. Jeżeli w czasie eksploatacji wyrobu
spawanego może nastąpić działanie siarki, zaleca się
wykonanie warstwy spoiny narażonej na to działanie
materiałem dodatkowym o strukturze ferrytycznej lub
ferrytyczno austenitycznej.

Materiały dodatkowe o

strukturze ferrytycznej

powinny być stosowane przy

wymaganym

jednakowym

wydłużeniu

cieplnym,

jednakowej barwie powierzchni spoiny oraz spoin
pozbawionych niklu. Spawanie metodą TIG może być
stosowane z materiałem dodatkowym lub bez materiału
dodatkowego. Jeżeli jest to wymagane, zaleca się, aby
elektrody otulone były suszone zgodnie z zaleceniami
producenta.

Spawalność stali chromowych

martenzytycznych

Stale

chromowe

martenzytyczne

mają

w

temperaturze

pokojowej

strukturę

całkowicie

martenzytyczną. Są więc twarde i kruche.

Problemem

związanym ze spawalnością tej grupy stali jest pękanie
zimne

. Skłonność do występowania pękania zimnego

zależy od zawartości wodoru, stanu naprężeń, prędkości
chłodzenia oraz składu chemicznego

. Skłonność do

pękania wzrasta wraz ze wzrostem zawartości węgla.

W celu zapobiegania ich wystąpieniu należy, podobnie jak
dla poprzednio przedstawionej grupy stali:

•stosować niskowodorowe metody spawania,

•stosować podgrzewanie wstępne w zakresie 200 -
300ºC (dla stali o zawartości powyżej 0,1% węgla,
zależnie od geometrii złącza i wielkości naprężeń),

•unikać spawania przy znacznym utwierdzeniu.

Podgrzewanie do wyższej temperatury może być
wymagane przy spawaniu grubszych elementów i bardziej
obciążonych złączy.

Podgrzewanie

wstępne

może

być

uzupełnione

wyżarzaniem po spawaniu. Parametry wyżarzania zależą
od zawartości składników stopowych.

Przy

spawaniu

tych

stali

problemy

odkształceń

spawalniczych występują w ograniczonym stopniu.

Stale chromowe martenzytyczne

najczęściej spawa

się następującymi metodami:

•elektrodą otuloną –111,

•elektrodą nietopliwą w osłonie gazu obojętnego - TIG
(141).

Dla szczególnych zastosowań mogą być dopuszczone
metody:

•spawanie plazmowe 15,

•spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego -
MIG (131),

•spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazu aktywnego -
MAG (135).

Zalecenia technologiczne przy

spawaniu stali chromowych

martenzytycznych

Cięcie i ukosowanie brzegów

Stosowane jest cięcie i ukosowanie mechaniczne,
termiczne plazmowe lub laserowe.

Podgrzewanie przed spawaniem

Należy stosować podgrzewanie wstępne w zakresie
temperatury

od 200 do 300 ºC

– w przypadku stali

zawierających podwyższoną zawartość węgla. Przy
stosowaniu

spoiwa

austenitycznego

temperatura

podgrzewania wstępnego

nie powinna przekraczać

150 ºC

Energia liniowa spawania

Przy spawaniu metodą 111 - należy stosować ograniczać
ilość

wprowadzonego

ciepła.

Ograniczenie

ilości

wprowadzonego

ciepła

powoduje

zmniejszenie

odkształceń i naprężeń, a tym samym zmniejsza
skłonność do pęknięć. Należy spawać układając wąskie
ściegi, unikając poprzecznych ruchów elektrody, które
zwiększają skłonność stopiwa na pękanie. Nie należy
stosować zbyt dużych średnic elektrod, aby uniknąć
powstania nadmiernie dużego jeziorka. Średnicę elektrody
należy dobierać uwzględniając grubość spawanych
materiałów, kształt złącza oraz pozycję spawania. Przy
spawaniu metodą

111

energia liniowa jest trudna do

określenia. Zalecana wartość energii liniowej spawania
wynosi

0,5 - 1,1 kJ/mm

.

Przy spawaniu metodą

135

– należy stosować energię

liniową spawania w zakresie

0,5 – 1 kJ/mm

.

Temperatura międzyściegowa

Przy spawaniu

stali martenzytycznych materiałem

dodatkowym o składzie chemicznym zbliżonym do
materiału podstawowego

należy utrzymywać temperaturę

międzyściegową od

200 do 400 ºC

(przy podwyższonej

zawartości węgla w stali). Przy stosowaniu

spoiwa

austenitycznego

temperatura

międzyściegowa

nie

powinna przekraczać 150ºC

Obróbka cieplna po spawaniu

Przy spawaniu

stali martenzytycznych materiałem

dodatkowym o składzie chemicznym zbliżonym do
materiału podstawowego

należy stosować

wyżarzanie

normalizujące

w temperaturze

od 920 do 950 ºC/1 – 2

min na 1mm grubości

z wolnym chłodzeniem w

powietrzu

z odpuszczaniem

w temperaturze

750 – 800

ºC /2 – 3 min na 1mm grubości

z wolnym chłodzeniem

w

powietrzu

lub

wyżarzanie

odprężające

w

temperaturze 650 - 750 ºC/2 – 2 - 3 min na 1mm
grubości

z wolnym chłodzeniem w powietrzu.

Przy stosowaniu

spoiwa austenitycznego nie należy

stosować obróbki cieplnej po spawaniu.

Uwagi dodatkowe

1.Usuwanie

warstw

przetopowych

dla

wykonania

podpawania powinno być prowadzone przy zastosowaniu
obróbki mechanicznej.
2.Elektrody otulone i topniki powinny być suszone przed
spawaniem zgodnie z zaleceniami producenta, zasadowe
zazwyczaj w temperaturze od 300-350 ºC, pozostałe w
temperaturze 120 ºC przez 2 – 3 godziny.
3.Przy spawaniu metodą 135 może być stosowana
mieszanka gazowa Ar + 1-3%O

2

.

4.Wyżarzanie odprężające należy stosować w przypadku
złączy, dla których nie jest wymagana odporność złączy
na korozję międzykrystaliczną.

Materiały

dodatkowe

do

spawania

stali

martenzytycznych

Wszystkie gatunki stali martenzytycznych mogą być
spawane austenitycznymi materiałami dodatkowymi lub
materiałami o składzie chemicznym maksymalnie
zbliżonym

do

składu

materiału

podstawowego

(materiałopodobnymi). Jeżeli stosowane są austenityczne
materiały dodatkowe spoina ma mniejszą wytrzymałość,
niż materiał podstawowy.

Spoiwa o składzie chemicznym maksymalnie zbliżonym
do składu materiału podstawowego

są stosowane

wówczas, gdy wymagana jest:

•jednolitość koloru złącza spawanego,
•wytrzymałość złącza jak najbardziej zbliżona do
wytrzymałości spawanej stali,
•odpowiednia wytrzymałość złącza spawanego przy
obciążeniach zmiennych.

Spawalność stali chromowo – niklowych z miękkim

martenzytem

Stale chromowo – niklowe z miękkim martenzytem

mają po spawaniu, zarówno w spoinie jak i w SWC,
strukturę martenzytu (martenzyt niskowęglowy o dużej
wytrzymałości i plastyczności) z małą ilością ferrytu i
austenitu.
Problemem związanym ze spawalnością tej grupy stali jest
możliwość wystąpienia

pękania zimnego, gdy

zawartość wodoru dyfundującego H

D

> 5 ml/100g.

W celu zapobiegania ich wystąpienia należy:

•stosować niskowodorowe metody spawania,

•elektrody otulone i topniki powinny być przed
spawaniem

suszone

(zawartość

wodoru

dyfundującego w stopiwie powinna być mniejsza
niż 5 ml/100g,

•stosować podgrzewanie wstępne do 100ºC oraz
utrzymywać

temperaturę

międzyściegową

w

zakresie 100 - 160ºC.

Stale chromowo – niklowe z miękkim martenzytem

spawa się następującymi metodami:

•elektrodą otuloną –111,
•elektrodą nietopliwą w osłonie gazu obojętnego - TIG
(141),
•elektrodą topliwą w osłonie gazu aktywnego - MAG
(135),
•łukiem krytym drutem elektrodowym - 121

Zalecenia technologiczne przy

spawaniu stali chromowo –

niklowych z miękkim martenzytem

Cięcie i ukosowanie brzegów

Stosowane jest cięcie i ukosowanie mechaniczne lub
termiczne plazmowe.

Podgrzewanie przed spawaniem

Nie jest zalecane. Jedynie w przypadku wybranych
gatunków stali może być stosowane podgrzewanie do
temperatury 200 ºC.

Energia liniowa spawania

Przy spawaniu metodą 111 - należy stosować ograniczać
ilość

wprowadzonego

ciepła.

Ograniczenie

ilości

wprowadzonego

ciepła

powoduje

zmniejszenie

odkształceń i naprężeń, a tym samym zmniejsza
skłonność do pęknięć. Należy spawać układając wąskie
ściegi, unikając poprzecznych ruchów elektrody, które
zwiększają skłonność stopiwa na pękanie. Nie należy
stosować zbyt dużych średnic elektrod, aby uniknąć
powstania nadmiernie dużego jeziorka. Średnicę elektrody
należy dobierać uwzględniając grubość spawanych
materiałów, kształt złącza oraz pozycję spawania.

Przy spawaniu metodą

111

energia liniowa jest trudna do

określenia. Zalecana wartość energii liniowej spawania
wynosi

0,5 - 1,1 kJ/mm.

Przy spawaniu metodą

121

– należy stosować minimalną

energię liniową spawania

< 1,2 kJ/mm

.

Przy spawaniu metodą

135

– należy stosować minimalną

energię liniową spawania

< 1 kJ/mm

.

Temperatura międzyściegowa

100 - 160ºC

Obróbka cieplna po spawaniu

W celu poprawy właściwości plastycznych należy
stosować

wyżarzanie

zmiękczające

w

zakresie

temperatury

650 - 750 ºC/2 – 3 min na 1mm grubości

z wolnym chłodzeniem w powietrzu. Dla złączy

wykonanych spoiwem austenitycznym

z reguły

nie

stosuje się obróbki cieplnej.

Uwagi dodatkowe

1.Usuwanie

warstw

przetopowych

dla

wykonania

podpawania powinno być prowadzone przy zastosowaniu
obróbki mechanicznej.
2.Elektrody otulone i topniki powinny być suszone przed
spawaniem zgodnie z zaleceniami producenta, zasadowe
zazwyczaj w temperaturze od 300-350 ºC, pozostałe w
temperaturze 120 ºC przez 2 – 3 godziny.
3.Przy spawaniu metodą 135 może być stosowana
mieszanka gazowa Ar + 1-3%O

2

.

Do wykonywania warstw przetopowych powinny być
stosowane elektrody zasadowe. W przypadku
wymaganej

odporności

złączy

na

korozje

międzykrystaliczna należy stosować spoiwa zawierające
Nb. Po spawaniu należy stosować przesycanie złączy z
temperatury 1050 ºC/1 – 2 min na 1mm grubości.
4. Spawanie łukiem krytym nie jest zalecane.

Materiały dodatkowe do spawania

stali chromowo – niklowych z

miękkim martenzytem

Stale te spawa się

materiałami o składzie chemicznym

maksymalnie

zbliżonym

do

składu

materiału

podstawowego

. Elektrody otulone i topniki do spawania

łukiem krytym powinny być suszone zgodnie z
zaleceniami producenta w celu ograniczenia zawartości
wodoru dyfundującego w spoinie (HD < 5 ml/100g).

Spawalność stali austenitycznych

Cr-Ni (Mo) z ferrytem

Stale austenityczne Cr-Ni (Mo) z ferrytem

mają w

temperaturze pokojowej strukturę austenitu z niewielką
zawartości ferrytu (liczba ferrytowa FN ok. 3). Struktura
tych stali wynika z proporcji między ilością pierwiastków
austenitotwórczych i ferrytotwórczych.

Najważniejszymi

pierwiastkami auustenitotwórczymi są: nikiel, mangan,
węgiel

i

azot.

Najważniejszymi

pierwiastkami

ferrytotwórczymi są: chrom, molibden i krzem.

Strukturę,

która utworzy się w spoinie, można określić na podstawie
proporcji

między

pierwiastkami

austenitotwórczymi

(równoważnik niklu) i ferrytotwórczymi (równoważnik
chromu) za pomocą wykresu Schaefflera, De Longa lub
WRC 92.

W przypadku tej grupy stali mogą wystąpić następujące
problemy związane z jej spawalnością:

•skłonność do pękania gorącego (krystalizacyjnego i
likwacyjnego),

•tworzenie się fazy międzymetalicznej sigma,

•wydzielanie się węglików chromu,

•skłonność do odkształcania się połączeń spawanych
(wynika z 1,5 – krotnie większego niż dla stali węglowych
współczynnika rozszerzalności cieplnej i 2 – krotnie
mniejszej niż dla stali węglowej przewodności cieplnej).

Ze względu na wymienione problemy spawania tych
stali zaleca się unikania podgrzewania wstępnego
przed spawaniem oraz ograniczenie ilości ciepła
doprowadzonego do obszaru spawania.

Dla

uniknięcia występowania pęknięć gorących

należy:

•dobierać materiały dodatkowe do spawania tak, aby w
spoinie uzyskać zawartość ferrytu między 3 FN a 15 FN
(powoduje to krzepnięcie spoiny o strukturze ferrytu,
które zapewnia wyraźnie mniejszą skłonność do pękania
gorącego),

•zapewnić optymalną czystość połączenia spawanego
(unikać wprowadzania zanieczyszczeń do spoiny),

•ograniczyć utwierdzenia złącza,

•wprowadzać małą ilość ciepła i unikać dużego jeziorka
spawalniczego,

•utrzymywać

niską

temperaturę

międzyściegową

(maksymalnie 150ºC),

•spawać z małą prędkością,

•stosunek między szerokością i głębokością jeziorka
spawalniczego powinien mieścić się między 1 a 1,5.

Dwa ostatnie zalecenia wynikają z wpływu warunków
spawania na powstawanie pęknięć gorących. Duża
prędkość spawania powoduje powstawanie jeziorka
spawalniczego o kształcie zbliżonym do łzy z segregacją
zanieczyszczeń w osi spoiny i zwiększone ryzyko pękania.
Wyważony stosunek między natężeniem prądu i
prędkością spawania jest niezbędny dla uzyskania
optymalnych warunków spawania.

W

złączach spawanych stali austenitycznych Cr-Ni

(Mo) z ferrytem

może wystąpić

korozja

:

•elektrochemiczna,

•międzykrystaliczna,

•nożowa,

•naprężeniowa.

Stale

austenityczne Cr-Ni (Mo) i stale austenityczne

Cr-Ni (Mo) z ferrytem

spawa się następującymi

metodami:

•elektrodą otuloną –111,

•elektrodą nietopliwą w osłonie gazu obojętnego - TIG
(141),

•elektrodą topliwą w osłonie gazu aktywnego - MAG
(135),

•elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego - MIG
(131),

•łukiem krytym drutem elektrodowym - 121

•spawaniem plazmowym - 15

,

Zalecenia technologiczne przy

spawaniu stali austenitycznych

Cr-Ni (Mo) z ferrytem

Cięcie i ukosowanie brzegów

Stosowane jest cięcie i ukosowanie mechaniczne,
termiczne plazmowe lub laserowe.

Podgrzewanie przed spawaniem

Nie jest wymagane

Energia liniowa spawania

Przy spawaniu metodą 111 - należy stosować ograniczać
ilość

wprowadzonego

ciepła.

Ograniczenie

ilości

wprowadzonego

ciepła

powoduje

zmniejszenie

odkształceń i naprężeń, a tym samym zmniejsza
skłonność do pęknięć. Należy spawać układając wąskie
ściegi, unikając poprzecznych ruchów elektrody, które
zwiększają skłonność stopiwa na pękanie. Nie należy
stosować zbyt dużych średnic elektrod, aby uniknąć
powstania nadmiernie dużego jeziorka. Średnicę elektrody
należy dobierać uwzględniając grubość spawanych
materiałów, kształt złącza oraz pozycję spawania.

Przy spawaniu metodą

111

energia liniowa jest trudna do

określenia. Zalecana wartość energii liniowej spawania
wynosi

0,5 - 1,1 kJ/mm.

Przy spawaniu metodą

121

– należy stosować minimalną

energię liniową spawania

< 1,2 kJ/mm

.

Przy spawaniu metodą

135

– należy stosować minimalną

energię liniową spawania

< 1 kJ/mm.

Temperatura międzyściegowa

Nie powinna przekraczać 150ºC

Obróbka cieplna po spawaniu

Tylko w specjalnych przypadkach, w celu zapewnienia
wysokiej odporności na korozję międzykrystaliczną można
stosować

przesycanie w temperaturze 1050 ºC/1 – 2 min

na 1mm grubości

.

Uwagi dodatkowe

1.Usuwanie

warstw

przetopowych

dla

wykonania

podpawania powinno być prowadzone przy zastosowaniu
obróbki mechanicznej.
2.Elektrody otulone i topniki powinny być suszone przed
spawaniem zgodnie z zaleceniami producenta, zasadowe
zazwyczaj w temperaturze od 300-350 ºC, pozostałe w
temperaturze 120 ºC przez 2 – 3 godziny.
3.Przy spawaniu metodą 135 może być stosowana
mieszanka gazowa Ar + 1-3%O

2

.

Materiały dodatkowe do spawania

stali austenitycznych Cr-Ni (Mo) z

ferrytem

Do spawanie tej grupy stali

powinny być stosowane

materiały

dodatkowe

do

spawania

gwarantujące

uzyskanie w strefie wtopienia w spoinie struktury dla
której liczba ferrytowa będzie się mieściła w zakresie od 3
FN do 15 FN. Dla uniknięcia występowania pęknięć
gorących.

Skład chemiczny materiałów dodatkowych do spawania
powinien być zwykle nieznacznie bogatszy w stosunku do
składu chemicznego materiału podstawowego. Jest to
wymagane ze względu na optymalizację odporności
korozyjnej przez skompensowanie strat pierwiastków
stopowych, wpływu segregacji, wtrąceń i niezgodności
powierzchniowych w spoinie.

Spawalność stali austenitycznych

Cr-Ni (Mo)

Stale austenityczne Cr-Ni (Mo)

mają w temperaturze

pokojowej strukturę czysto austenityczną.

Problemy

związane ze spawalnością tych stali są takie same, jak w
przypadku stali austenitycznych Cr-Ni (Mo) z ferrytem.

Dodatkowo, dla stali całkowicie austenitycznych należy
dobierać materiały dodatkowe o niskiej zawartości
zanieczyszczeń i podwyższonej zawartości manganu.

Zalecenia technologiczne przy

spawaniu stali austenitycznych

Cr-Ni (Mo)

Cięcie i ukosowanie brzegów

Stosowane jest cięcie i ukosowanie mechaniczne,
termiczne plazmowe lub laserowe.

Podgrzewanie przed spawaniem

Nie stosuje się

Energia liniowa spawania

Przy spawaniu metodą 111 - należy stosować ograniczać
ilość

wprowadzonego

ciepła.

Ograniczenie

ilości

wprowadzonego

ciepła

powoduje

zmniejszenie

odkształceń i naprężeń, a tym samym zmniejsza
skłonność do pęknięć. Należy spawać układając wąskie
ściegi, unikając poprzecznych ruchów elektrody, które
zwiększają skłonność stopiwa na pękanie. Nie należy
stosować zbyt dużych średnic elektrod, aby uniknąć
powstania nadmiernie dużego jeziorka. Średnicę elektrody
należy dobierać uwzględniając grubość spawanych
materiałów, kształt złącza oraz pozycję spawania.

Przy spawaniu metodą

111

energia liniowa jest trudna do

określenia. Zalecana wartość energii liniowej spawania
wynosi

0,5 - 1,1 kJ/mm.

Przy spawaniu metodą

121

– należy stosować minimalną

energię liniową spawania

< 1,2 kJ/mm

.

Przy spawaniu metodą

135

– należy stosować minimalną

energię liniową spawania

< 1 kJ/mm.

Temperatura międzyściegowa

Nie powinna przekraczać 150ºC

Obróbka cieplna po spawaniu
Nie zaleca się!

.

W szczególnych przypadkach

dla

zapewnienia odporności na korozję międzykrystaliczną
można stosować

przesycanie z temperatury 1050

ºC/1 – 2 min na 1mm grubości

.

Uwagi dodatkowe

•Usuwanie

warstw

przetopowych

dla

wykonania

podpawania powinno być prowadzone przy zastosowaniu
obróbki mechanicznej.

•Elektrody otulone i topniki powinny być suszone przed
spawaniem zgodnie z zaleceniami producenta, zasadowe
zazwyczaj w temperaturze od 300-350 ºC, pozostałe w
temperaturze 120 ºC przez 2 – 3 godziny.

•Przy spawaniu metodą 135 może być stosowana
mieszanka gazowa Ar + 1-3%O

2

.

Materiały dodatkowe do spawania

stali austenitycznych Cr – Ni (Mo)

Do

spawania

całkowicie

austenitycznych

stali

nierdzewnych

powinny

być

stosowane

materiały

dodatkowe o składzie zbliżonym do składu chemicznego
materiału

podstawowego

lub

nieco

bardziej

wysokostopowe.

Materiały dodatkowe

mogą posiadać

zwiększoną zawartość manganu

(dla zmniejszenia ryzyka

występowania pęknięć gorących).

Spawalność stali ferrytyczno -

austenitycznych Cr-Ni-Mo-N (stale

DUPLEX)

Stale ferrytyczno - austenityczne Cr-Ni-Mo-N (stale
DUPLEX)

mają strukturę dwufazową -

50% austenitu i

50% ferrytu

.

W przypadku tej grupy stali mogą wystąpić następujące
problemy związane z jej spawalnością:

•skłonność do pękania gorącego (krystalizacyjnego),

•tworzenie się fazy międzymetalicznej sigma,

•powstawanie pęknięć zwłocznych.

Pęknięcia zwłoczne

powstają w przypadku spoiny

zawierającej ponad 75% ferrytu (liczba ferrytowa FN >
110), występowania w niej dużej ilości wodoru oraz
wysokiego stopnia utwierdzenia złącza.

Przy spawaniu stali ferrytyczno - austenitycznych Cr-Ni-
Mo-N

podgrzewanie wstępne nie jest konieczne

. Może być

jednak stosowane w celu usunięcia wilgoci z powierzchni
spawanych

blach.

Temperatura

podgrzewania

osuszającego nie może przekraczać 100ºC.

Przy spawaniu tej grupy stali szczególnie ważna
jest energia liniowa spawania. !!!

Przy zbyt małej

energii liniowej spawania następuje szybkie stygnięcie i w
konsekwencji powstaje duża ilość ferrytu. Przy spawaniu
zbyt dużą energią liniową może nastąpić wydzielenie faz
międzymetalicznych.

Niskostopowe i średniostopowe

gatunki stali ferrytyczno - austenitycznych Cr-Ni-Mo-N

należy spawać energią liniową w zakresie od

0,5 kJ/mm

do 2,5 kJ/mm.

Temperatura międzyściegowa

nie powinna być wyższa niż

250ºC

.

Wysokostopowe gatunki stali ferrytyczno-austenitycznych

Cr-Ni-Mo-N należy spawać energią liniową w zakresie

od

0,2 kJ/mm do 1,5 kJ/mm.

Temperatura międzyściegowa

powinna mieścić się w zakresie

od 100 ºC do 150ºC

.

Przy spawaniu tej grupy stali należy również uwzględnić
wpływ procesu spawania oraz grubości spawanych blach
na szybkość odprowadzenia ciepła ze spoiny.

Odporność korozyjna

tej grupy stali zależy od ich

mikrostruktury

i

składu

chemicznego.

Stale

te

charakteryzują się dobrą odpornością na korozję wżerową
i naprężeniową. Optymalną odporność korozyjna uzyskuje
się dla zawartości ferrytu w spoinie w zakresie 30 FN do
100 FN.

Odkształcenie

podczas spawania stali ferrytyczno -

austenitycznych

Cr-Ni-Mo-N

jest

mniejsze,

niż

austenitycznych stali nierdzewnych. Ze względu na
wysoką granicę plastyczności stali typu duplex ich
prostowanie po spawaniu jest znacznie trudniejsze niż
stali austenitycznych.

W stalach tej grupy

o zawartości azotu > 0,20%

zdecydowanie

bardziej

może

wystąpić

zjawisko

porowatości

,

niż

w

stalach

nierdzewnych

austenitycznych. Skłonność do występowanie porowatości
wzrasta przy spawaniu w pozycji sufitowej (PE). W celu
ograniczenia tego zjawiska zalecane jest układanie
cienkich ściegów oraz unikanie spawania zbyt długim
łukiem.

Ryzyko wystąpienia porowatości zwiększa

się przy stosowaniu nadmiernego strumienia gazu
osłonowego.

Stale ferrytyczno-austenityczne Cr-Ni-Mo-N (stale
duplex)

spawa się metodami:

•elektrodą nietopliwą w osłonie gazu obojętnego - TIG
(141),

•elektrodą otuloną –111,

•elektrodą topliwą w osłonie gazu aktywnego - MAG
(135),

•elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego - MIG
(131),

•drutem elektrodowym proszkowym w atmosferze gazu
aktywnego 136,

Metody spawania, których

zazwyczaj nie stosuje się

spoiwa lub

charakteryzujące się szybkim stygnięciem

,

np.:

•spawanie plazmowe 15,

•spawanie wiązką elektronów 51,

•spawanie laserowe 52,

•zgrzewanie rezystancyjne 2,

mogą być stosowane tylko z zachowaniem
szczególnych środków ostrożności !!!.

Zalecenia technologiczne przy

spawaniu stali ferrytyczno -

austenitycznych Cr-Ni-Mo-N (stale

duplex)

Cięcie i ukosowanie brzegów

Stosowane jest cięcie i ukosowanie mechaniczne lub
termiczne plazmowe.

Podgrzewanie przed spawaniem
Nie jest wymagane

. Przy spawaniu elementów o

grubościach większych

od 20 mm

zaleca się

podgrzewanie wstępne

do temperatury 150 ºC.

Energia liniowa spawania

Przy spawaniu metodą

135

– należy stosować minimalną

energię liniową spawania

0,5 – 1,5 kJ/mm

.

Temperatura międzyściegowa

Należy utrzymywać temperaturę międzyściegową od

100

do 150 ºC

Obróbka cieplna po spawaniu

Nie jest stosowana

Uwagi dodatkowe

•Usuwanie

warstw

przetopowych

dla

wykonania

podpawania powinno być prowadzone przy zastosowaniu
obróbki mechanicznej.

•Elektrody otulone i topniki powinny być suszone przed
spawaniem zgodnie z zaleceniami producenta, zasadowe
zazwyczaj w temperaturze od 300-350 ºC, pozostałe w
temperaturze 120 ºC przez 2 – 3 godziny.

•Przy spawaniu metodą 135 zaleca się stosowanie
mieszanek gazowych zawierających 1 – 3% azotu (N

2

).

•Należy stosować wyłącznie spoiwa zawierające azot i
podwyższoną zawartość niklu (w stosunku do materiału
podstawowego).

•Nie powinno się spawać bez dodatku spoiwa.

•Zaleca się stosowanie ściegów zakosowych.

Materiały dodatkowe do spawania

stali ferrytyczno - austenitycznych

Cr-Ni-Mo-N (stale duplex)

Do spawania tych stali, w celu zapewnienia odpowiedniej
proporcji struktury austenitu i ferrytu, powinny być
stosowane spoiwa o zwiększonej zawartości niklu i azotu.
Właściwy dobór spoiwa pozwala uniknąć niekorzystnego
wpływu związanego z szybkim stygnięciem po spawaniu
oraz dużym wymieszaniem z materiałem podstawowym w
warstwie

graniowej.

Do

spawania

gatunków

przeznaczonych

do

pracy

w

agresywnych

środowiskach korozyjnych mogą być stosowane
stopiwa

o

zwiększonej

zawartości

chromu,

molibdenu i azotu.

Elektrody otulone i topniki

do spawania łukiem krytym

powinny być suszone przed spawaniem w temperaturze
300ºC.

Zastosowanie topników rutylowych

powoduje uzyskanie

spoin o niskiej udarności. Topniki zasadowe pozwalają na
uzyskanie spoin o wyższej udarności, ale powodują
trudności z usunięciem żużla.

Przy spawaniu

drutami proszkowymi

należy stosować

zalecenia producenta, zwłaszcza w zakresie stosowanych
gazów osłonowych.

Dziękuję ! ! !